用一种高姿态给头像加上圣诞帽

来源：CVPy；由“重庆市物联网产业协会”整理发布。

节日气氛临近，朋友圈总能掀起一股莫名的热潮

这不圣诞节到了，朋友圈又开始@微信官方 搞事情！

这两天刷朋友圈的时候看到了这样一幕

一夜之间

整个朋友圈都在@微信官方

给自己的头像求戴圣诞帽

别说，还真有人戴上了

☟

猛然发现

朋友圈全是这样的头像

你还别说

带了这个圣诞帽之后

感觉头像更好看了

明明看到别人都有但自己却没有

这心情，可想而知有多复杂……

每隔几分钟看一次自己的微信头像

第一眼没帽子

几分钟后还是没有

这到底是怎么回事？

算了，还是去问问已经戴上圣诞帽的童鞋吧

算了，我还是问别人吧

绕了好几个圈圈

终于发现了真相

等是等不到的

帽子还得自己戴

我能理解大家在一段长时间没有节假日的工作之后

好不容易等来一个节日的心情

但是

当然这种事情用很多P图软件都可以做到。

但是作为一个新时代高科技人才，

还是觉得我们有必要推一个程序来做这件事情。

我只能说，有时候还是

自己动手，丰衣足食

Python

（计算机程序设计语言）

Python（英国发音：/ˈpaɪθən/ 美国发音：/ˈpaɪθɑːn/）, 是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，由荷兰人Guido van Rossum于1989年发明，第一个公开发行版发行于1991年。

Python是纯粹的自由软件， 源代码和解释器CPython遵循 GPL(GNU General Public License)协议。Python语法简洁清晰，特色之一是强制用空白符(white space)作为语句缩进。

Python具有丰富和强大的库。它常被昵称为胶水语言，能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是，使用Python快速生成程序的原型（有时甚至是程序的最终界面），然后对其中有特别要求的部分，用更合适的语言改写，比如3D游戏中的图形渲染模块，性能要求特别高，就可以用C/C++重写，而后封装为Python可以调用的扩展类库。需要注意的是在您使用扩展类库时可能需要考虑平台问题，某些可能不提供跨平台的实现。

7月20日，IEEE发布2017年编程语言排行榜：Python高居首位 。

应用

系统编程：提供API（Application Programming Interface应用程序编程接口），能方便进行系统维护和管理，Linux下标志性语言之一，是很多系统管理员理想的编程工具 。

图形处理：有PIL、Tkinter等图形库支持，能方便进行图形处理。

数学处理：NumPy扩展提供大量与许多标准数学库的接口。

文本处理：python提供的re模块能支持正则表达式，还提供SGML，XML分析模块，许多程序员利用python进行XML程序的开发。

数据库编程：程序员可通过遵循Python DB-API（数据库应用程序编程接口）规范的模块与Microsoft SQL Server，Oracle，Sybase，DB2，MySQL、SQLite等数据库通信。python自带有一个Gadfly模块，提供了一个完整的SQL环境。

网络编程：提供丰富的模块支持sockets编程，能方便快速地开发分布式应用程序。很多大规模软件开发计划例如Zope，Mnet 及BitTorrent. Google都在广泛地使用它。

Web编程：应用的开发语言，支持最新的XML技术。

多媒体应用：Python的PyOpenGL模块封装了“OpenGL应用程序编程接口”，能进行二维和三维图像处理。PyGame模块可用于编写游戏软件。

pymo引擎：PYMO全称为python memories off，是一款运行于Symbian S60V3,Symbian3,S60V5, Symbian3, Android系统上的AVG游戏引擎。因其基于python2.0平台开发，并且适用于创建秋之回忆（memories off）风格的AVG游戏，故命名为PYMO。

黑客编程：python有一个hack的库,内置了你熟悉的或不熟悉的函数，但是缺少成就感。

用Python写简单爬虫

首先，要通过urllib2这个Module获得对应的HTML源码。(PS:在python3.3之后urllib2已经不能再用，代之以urllib)

通过上面这三句就可以将URL的源码存在content变量中，其类型为字符型。

接下来是要从这堆HTML源码中提取我们需要的内容。用Chrome查看一下对应的内容的代码（也可以用Firefox的Firebug）。

可以看到url的信息存储在span标签中，要获取其中的信息可以用正则式。

现在我们就来Get新技能！

用到的工具

OpenCV（毕竟我们主要的内容就是OpenCV...）

dlib（前一篇文章刚说过，dlib的人脸检测比OpenCV更好用，而且dlib有OpenCV没有的关键点检测。）

用到的语言为Python。但是完全可以改成C++版本，时间有限，就不写了。有兴趣的小伙伴可以拿来练手。

流程

一、素材准备

首先我们需要准备一个圣诞帽的素材，格式最好为PNG，因为PNG的话我们可以直接用Alpha通道作为掩膜使用。我们用到的圣诞帽如下图：

我们通过通道分离可以得到圣诞帽图像的alpha通道。代码如下：

为了能够与rgb通道的头像图片进行运算，我们把rgb三通道合成一张rgb的彩色帽子图。Alpha通道的图像如下图所示。

二、人脸检测与人脸关键点检测

我们用下面这张图作为我们的测试图片。

下面我们用dlib的正脸检测器进行人脸检测，用dlib提供的模型提取人脸的五个关键点。代码如下：

这部分效果如下图：

三、调整帽子大小

我们选取两个眼角的点，求中心作为放置帽子的x方向的参考坐标，y方向的坐标用人脸框上线的y坐标表示。然后我们根据人脸检测得到的人脸的大小调整帽子的大小，使得帽子大小合适。

四、提取帽子和需要添加帽子的区域

按照之前所述，去Alpha通道作为mask。并求反。这两个mask一个用于把帽子图中的帽子区域取出来，一个用于把人物图中需要填帽子的区域空出来。后面你将会看到。

从原图中取出需要添加帽子的区域，这里我们用的是位运算操作。

这是的背景区域（bg）如下图所示。可以看到，刚好是需要填充帽子的区域缺失了。

然后我们提取帽子区域。

提取得到的帽子区域如下图。帽子区域正好与上一个背景区域互补。

五、添加圣诞帽

最后我们把两个区域相加。再放回到原图中去，就可以得到我们想要的圣诞帽图了。这里需要注意的就是，相加之前resize一下保证两者大小一致，因为可能会由于四舍五入原因不一致。

最后我们得到的效果图如下所示。

☟